分光计实验研究

    分光计是精确测定光线偏转角的仪器,也称测角仪。它是光学实验中常用的的实验仪器。光学中的许多基本量如波长、折射率都可以直接或间接地用光线的偏转角来表示,因而这些量都可以用分光计来测量。分光计的基本光学结构又是许多光学仪器(如棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪等)的基础。它在物理实验中既能够培养学生的基本实验技能,又能培养学生应用理论知识解决实际问题的能力,因此它是大学物理实验的必作实验。在观察有关现象和测量角度时,为获得正确的测量结果,必须保证让分光计的光学系统(准直管和望远镜)要适合平行光。即要求望远镜光轴与分光计的主轴垂直,以保证观察面是一个平面。这也是调节步骤中难度最大的

    1　分光计的结构原理

    各种型号的分光计,其光学原理基本相同,主要部件包括望远镜、平行光管、载物台(台上安置分光用的三棱镜或光栅)、刻度盘和游标盘、底座五大部分。

    1.1　望远镜

    望远镜由物镜和目镜组成,物镜和目镜之间有分划板。分划板紧贴一个直角三棱镜,在棱镜的直角面上有一个被光源照亮的小绿十字,其中心位置与分划板刻线的上交点对称。

    1.2　平行光管

    它的作用是产生平行光。管的一端装有一个消色差的复合正透镜,另一端是装有狭缝的套管。

    1.3　载物台

    载物台是用来放置待测器件的。它的下方有三个螺钉,形成一个正三角,用来调节分光元件的方位。

    1.4　刻度盘和游标盘

    刻度圆盘的游标盘套在分光计的中心转轴上且可绕主轴转动。若圆盘转过一个角度,可以从游标读出这个角度的数值。圆盘面有720等分线,每格值为0. 5°即30′。0. 5°以下则需用游标来读数。

    1.5　底座

    底座的中心有沿铅直方向的转轴套,称为分光计的主轴。通过使用相应的止动螺钉和微调螺钉,可以使望远镜、刻度盘、游标盘、载物台等绕分光计主轴自由转动,或作微小转动,或固定不动。

    2　分光计调节的过程

    (1)粗调: a调节目镜,看清测量用十字叉丝; b用望远镜观察尽量远处的物体,调节物镜使远处物体的像和目镜中的十字叉丝同时清楚; c将载物台平面和望远镜轴尽量调成水平(目测)[1]。

    (2)细调: a将平面反射镜放在载物平台上应用自准值原理调望远镜适用平行光。所谓自准就是一个物体经过透镜和平面镜组合所成的像与物体在同一位置。分光计的调整是利用望远镜中一个小灯泡照亮的十字叉丝作为参照物,它所发出的光线,经过物镜折射后,到达载物台上的平面玻璃片,又经过平面玻璃片反射后折回,再通过物镜成像,这个像我们能够利用目镜去观察。如果望远镜的物镜与目镜焦点重合时,在望远镜中观察到的就是一个清晰的像; b用各半调节法(逐次逼近法)调望远镜光轴与中心轴垂直(将观测面调成平面,观测平面与读数平面平行)。